[이더리움의 미래] #1. 이더리움 기초부터 톺아보기

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17 min readApr 4, 2023

이화여자대학교 블록체인학회 이화체인 기초리서치 2팀에서 이더리움 기초와 업그레이드까지 시리즈 아티클을 연재합니다.

Author: 11기 방현수, 원서빈, 정지수, 조민

Reviewer: 7기 이주원

본 글은 시리즈의 1편으로 이더리움 기초에 대해 다룹니다. 다른 편을 읽고 싶으시다면 아래의 리스트를 확인해주십시오.

1편: 이더리움 기초부터 톺아보기

2편: 이더리움 업그레이드와 미래

작년 9월, 이더리움의 ‘머지 업그레이드(The Merge)’가 크립토 시장을 뜨겁게 달궜다.

합의 알고리즘 변경을 골자로 하는 이더리움의 대규모 업그레이드에 시장은 엄청난 관심을 보내왔다. 머지에 대한 당시 시장의 기대감은 이더리움의 시세에서도 유추할 수 있는데, 머지가 시행되기 약 한 달 전인 2022년 8월 기사에 따르면, 이더리움의 시세는 약 70% 상승하며 비트코인 시세의 상승폭을 훨씬 앞섰다. 시행 하루 전인 14일까지도 이더리움의 거래가는 전 거래일 대비 2.38% 오르며 머지에 대한 기대감을 보였다.

스마트 컨트랙트와 디앱으로 블록체인 생태계에 혁신을 가져온 이더리움이 ‘이더리움 로드맵’을 통해 새로운 도약을 준비하고 있다. ‘이더리움 로드맵’은 크게 다섯 가지 요소로 구성된 이더리움의 장기적인 업그레이드 계획으로, ‘머지 업그레이드(The Merge)’ 또한 그것의 일부이다. 네 번, 혹은 그 이상의 변화를 더 거치게 될 이더리움은 앞으로 어떻게 될까?

혹자는 굳이 왜 이더리움은 시간도 많이 들고, 매번 거대하게 이슈화 되는 대규모 업그레이드를 수차례 감행하려고 하는지 궁금해할 것이다. 이를 이해하기 위해서는 이더리움이 그리는 미래에 대해, 다른 블록체인과 차별화되는 이더리움의 특징에 대해, 그리고 가장 이전에, 이더리움이 정확히 무엇인지에 대해 이해할 필요가 있다. 이 아티클에서는 이더리움 업그레이드에 앞서 전반적인 설명을 다뤄보고자 한다.

1. 이더리움 개념 및 작동방식

이더리움은 블록체인 기반의 플랫폼으로 앱과 조직을 구축하고, 자산을 보유하며, 거래와 소통이 가능한 탈중앙화 기술이다.

이더리움의 역사는 2014년, 비탈릭 부테린이 이더리움 백서를 공개하면서부터 시작되었다. 백서의 제목은 ‘차세대 스마트 계약 & 분산 응용 애플리케이션 플랫폼’으로, 이더리움의 비전과 그 실현 방안이 수록되어 있다. 이더리움은 백서 공개 후 2015년에 정식으로 런칭되었다.

2016년 7월, 이더리움은 ‘DAO 해킹 사건’으로 인해 블록체인의 기본 기능 자체를 수정하는 하드포크를 결정하였다. 당시 이더리움 커뮤니티의 많은 사람들은 모든 DAO 관련 거래를 롤백하고 DAO의 원래 기여자가 자금을 회수할 수 있도록 하는 하드포크를 지지했지만, 일부는 하드포크를 반대하며 오리지널 이더리움 블록체인을 계속 실행하기를 원했다. 이때 하드포크를 거치지 않은 오리지널 이더리움 블록체인을 현재 ‘이더리움 클래식’이라고 한다. 이더리움과 이더리움 클래식은 서로 다른 비전을 가지는 고유한 체인으로, 완전히 다른 별개의 체인이다.

이더리움과 이더리움 클래식의 비교를 다룬 바이낸스의 아티클에 의하면, 이더리움과 이더리움 클래식은 크게 다섯 가지의 차이점을 갖는다.

첫째, 불변성: 이더리움은 트랜잭션을 변경하고 조정할 수 있지만, 이더리움 클래식은 사용자가 블록체인의 역사에서 거래를 변경할 수 없다.
둘째, 채굴 과정: 이더리움 클래식은 합의 메커니즘 방식으로 작업증명(PoW)을 사용하지만, 이더리움은 머지 업그레이드 이후 지분증명(PoS)을 사용하고 있다.
셋째, 제한: 이더리움은 이론적으로 토큰 제작의 한계가 없으나, 이더리움 클래식은 2억 3000만 토큰으로 제한되어 있다.
넷째, 가치: 시중 2위 암호화폐인 이더리움의 토큰 가격이 3400달러, 시가총액이 4000억 달러에 육박하는 것과 비교하면 이더리움 클래식은 시가총액이 70억 달러, 토큰 가격이 55달러로 상당히 작다. (2021년 9월 기준)
다섯쨰, 잠재적 변화 가능성: 이더리움은 앞으로 추가적인 업그레이드 등 다양한 변화가 있을 수 있지만, 이더리움 클래식은 이더리움의 오리지널 규칙을 엄격히 준수하기로 하였다.

이더리움과 이더리움 클래식은 다음과 같은 세 가지의 유사한 점을 가진다.

첫째, 탈중앙화: 이더리움과 이더리움 클래식은 모두 단일 담당자가 운영하지 않는, 분산형 플랫폼이다.
둘째, 스마트 컨트랙트: 이더리움과 이더리움 클래식은 모두 모두 스마트 컨트랙트로 운영된다.
셋쨰, 익명: 이더리움과 이더리움 클래식은 모두 익명으로 작동된다. 트랜잭션의 공용 키는 공개되지만, 사용자 및 기타 식별 세부 정보는 설정에 보이지 않는다.

여기까지 이더리움의 개념과 역사에 대해 간단하게 훑어보았다. 이더리움은 시중 2위 암호화폐인 ‘이더’를 사용하며, 블록체인 기술에 스마트 컨트랙트를 최초로 도입한 블록체인 기반 플랫폼으로 블록체인, 암호화폐, 디앱(dApp), NFT 등 분야를 망라하고 거대한 영향력을 발휘하고 있다. 2023년 3월 11일, 이더리움의 시가총액은 249조 331억원으로 비트코인에 이어 2위를 기록하고 있으며, 암호화폐 시장 점유율은 17.6%로 역시 비트코인에 이어 높은 점유율을 보이고 있다. 이더리움 재단에 따르면, 현재 이더리움 위에 건설된 프로젝트는 총 2970개, 이더 잔액이 있는 지갑의 개수는 7,100만 개 이상이다.

다음은 이더리움을 이해하기 위해 필요한 주요 개념을 간단히 소개한 것이다.

스마트 컨트랙트 (Smart Contract)

스마트 컨트랙트는 서면에서 이루어지던 기존의 계약을 코드로 구현해서 계약 조건이 충족될 때 자동으로 계약이 실행되도록 하는 백엔드 코드이다.

노드 (node)

이더리움은 탈중앙화가 강조되는 블록체인 기반 플랫폼으로, 어느 한 개체에 의해서 통제되지 않으며, 노드들의 분산된 참여와 협력을 통해 존재한다.

이더 (Ether)

이더리움 블록체인 상에서 트랜잭션을 실행할 때 가스 비용으로 사용하는 기본 암호화폐이다. 또한 ETH 또는 Ξ, 그리스 대문자 Xi 문자로 나타낸다.

가스비 (Gas Fee)

이더리움 가스(Gas)는 스마트 컨트랙트를 실행하고 트랜잭션 처리를 위해 필요한 비용을 말한다. 스마트 컨트랙트의 복잡성과 난이도에 따라 필요한 소모해야 하는 가스의 양이 결정되기 때문에 이더리움 가스 가격은 네트워크의 혼잡에 따라 변동한다.

합의 알고리즘

이더리움은 업그레이드 ‘더 머지(The Merge)’를 통해 합의 알고리즘을 기존의 작업증명(Proof-of-Work, PoW) 방식에서 지분증명(Proof-of-Stake, PoS) 방식으로 변경하였다. 이더리움의 PoS 전환과 머지 업그레이드는 이 아티클의 두 번째 목차에서 자세히 다루도록 한다.

2. 이더리움만의 차별성 : 스마트 컨트랙트

이더리움은 스마트 계약, 소위 스마트 컨트랙트(smart contract)를 지원하도록 설계되었다. 이더리움이 2015년 7월 시장 최초의 스마트 컨트랙트 생태계로 처음 출시된 이후, 7년간 독보적인 위치를 유지할 수 있었던 것에도 이 기술이 적지 않은 영향을 끼쳤다고 할 수 있다. ‘튜링 완전성’이 스마트 컨트랙트의 특징이라고 할 수 있는데 이더리움 상에서 구동되는 EVM(Ethereum Virtual Machine)을 제공하기 때문에 모든 프로그램을 작동시킬 수 있다. 이 때문에 이더리움 상에서 프로젝트를 개발하기를 원하는 기업들에 의해 많은 디앱이 개발되면서 생태계가 크게 확장되었다.

스마트 컨트랙트는 블록체인 상의 디앱을 개발할 때 사용된다. 스마트 컨트랙트는 서면에서 이루어지던 기존의 계약을 코드로 구현하여 계약 조건이 충족될 때 자동으로 계약이 실행되도록 한다. 쉽게 말해 스마트 컨트랙트는 디앱의 백엔드이다. 코드는 기존에 사용되던 언어가 아닌 Solidity, Vyper 등의 전용 언어로 작성되지만 함수 자체는 객체 지향 프로그래밍에서 볼 수 있었던 클래스(Class)와 유사하다. 디앱은 이렇게 계약에 의해 만들어진 논리에 의해 작동되기 때문에 개인이나 회사에 의해 관리되지 않아 탈중앙화의 이점을 갖지만 동시에 변경이 불가능하기 때문에 막대한 손실에 대비하여 매우 신중하게 설계해야 한다.

디앱(DApp: Decentralized Application)은 블록체인을 기반으로 작동하는 어플리케이션이다. 최근 들어 디앱은 NFT, 디파이(Defi), 다오(DAO) 등의 형태로 개발되어 발표되고 있다. 디앱은 스마트 컨트랙트를 통해 자동화된 경제 활동으로 많은 경제적 수익을 창출하고 있고, ERC-20이라는 스마트 컨트랙트 표준을 통해 여러 분야에서 발전하고 있다.

이더리움 체인 상의 대표적인 디앱 성공 사례는 다음과 같다.

크립토키티(CryptoKitties) : 크립토키티는 2017년에 출시된 블록체인 상에서 가상의 고양이를 키우는 게임이다. 고양이 캐릭터의 수집, 교배, 거래가 가능하다. 이 게임의 인기로 인해 이더리움의 거래가 매우 활성화되며 네트워크 속도가 느려지기도 하였다.
오픈씨(OpenSea) : 국내외로 다양한 NFT를 거래할 수 있는 디지털 거래소이다. 현재 거래 규모나 상품 수로 봤을 때 세계에서 가장 큰 NFT 거래소이다.

이더리움의 성장 현황을 살펴보면 2021년과 2022년은 이더리움에 있어서 지난 몇 년 중 가장 의미있던 해였다고 할 수 있다.

위 차트는 2021년에 이루어진 트랜잭션 수수료의 총합, 즉 한 해 동안 체인이 처리한 트랜잭션의 양에 대한 정보를 보여준다. 분홍색으로 표시된 막대는 이더리움 상의 디앱이다. 이렇게 디앱에서 발생한 트랜잭션 수수료는 이더리움이 아닌 어플리케이션에 지불하는 수수료이다. 그런데 2021년에는 어플리케이션 수수료의 총합이 기타 레이어1 블록체인에서 발생한 수수료의 총합을 초과할 정도로 이더리움에 대한 수요가 높았다. 트랜잭션 수수료의 총합만으로 규모나 가치를 100% 판단할 수는 없지만 이 수치를 통해 이더리움의 시장에서의 가치를 단적으로 확인해볼 수 있다.

그러나 2022년 큰 가격 하락을 맞으며 본격적인 이더리움 업그레이드가 진행되었다. 이더리움 업그레이드에 관한 자세한 내용은 아래에서 살펴볼 수 있다.

3. 이더리움과 타 블록체인 네트워크와의 비교

현재 디지털 토큰 시장의 대표적인 암호화폐는 이더리움 네트워크의 이더(ETH)와 비트코인(BTC)이 있다. 시가 총액 기준 1,2위를 차지하는 비트코인과 이더는 둘 다 온라인 거래소를 통해 거래되며, 분산된 장부(분산 원장)와 암호화 원칙에 의해 구동되는 디지털 통화라는 공통점이 존재한다.

먼저 비트코인에 대해 간단히 알아보자. 비트코인은 Satoshi Nakamoto 라는 익명의 개발자 (혹은 개발자 그룹)가 2009년 출시한 세계 최초의 성공적인 분산형 디지털 암호화폐다. 비트코인은 정부 발행 통화와 달리 중앙화된 기관의 규제 없이 거래가 이루어지며 암호화된 지불로 인해 익명성이 유지된다. 현재 가장 대표적인 암호화폐이며 블록체인의 가장 좋은 예로 평가받고 있다.

그러나 비트코인은 몇 가지 단점들이 존재한다.

튜링 미완전성: 비트코인 네트워크는 DoS 공격을 대비하여 의도적으로 특정 명령문을 반복하는 것에 제한을 두었다. 쉽게 얘기하자면 while이나 for문법 같이 되풀이되는 기능을 이용하지 못해 네트워크 루프나 복잡한 흐름 제어 능력이 없다. 허가된 단순한 명령 정도만 실행할 수 있다.
상태의 단순성: 실 상황에서 할부, 조건 충족 시에만 이용 가능 등 수많은 상태가 존재하나 비트코인에서는 사용된 비트코인과 미사용된 비트코인 두 가지의 상태만 존재한다.
검증 시간: 하나의 블록 생성 시 약 10분의 시간이 소요된다.

이더리움은 앞서 언급한 비트코인의 문제점들을 해결하고 블록체인 사용을 확장시켜 블록체인의 새로운 세대를 개막했다.

먼저 이더리움은 솔리디티(Solidty)라는 프로그래밍 언어를 제공하며 가스(Gas)라는 개념을 도입했다. 각 컴퓨터 코드 작업을 수수료인 가스를 부과하는 시스템 기반에서 이루어지도록 하여 튜링 완전성(프로그래밍으로 모든 것을 구현 가능)을 확보했다. 연산 부호마다 가스 가격이 정해져 있으며 처음 코드를 실행시킬 때 가스 양을 정한다. 반복적인 명령문을 실행하기 위해서는 이에 상응하는 양의 가스가 필요한 것이다. 그러므로 무한정으로 코드를 반복 실행하기 위해서는 무한한 양의 이더를 소모하여야 하기 때문에 DoS의 공격을 단순화 시켜 악용을 방지할 수 있다.

또한 이더리움의 대표적인 특징인 스마트 컨트랙트는 제3의 인증기관 없이 P2P 계약이 이루어질 수 있는 기술로 조건 충족여부에 따라 승인 및 계약을 진행한다. 네트워크 트랜잭션에 첨부된 데이터는 트랜잭션 정보를 기록하는데만 사용되는 비트코인과 다르게 이더리움 네트워크 트랜잭션에는 실행 가능한 코드 포함되어 있다. 이렇게 코드로 구현된 계약은 특정 조건이 충족되었을 때 해당 계약이 이행되므로 이를 이용해 비트코인에 비해 더 많고 다양한 응용이 가능하다. 그 뿐만 아니라 이더리움은 하나의 블록 생성 시 약 12~15초의 시간이 소요되기에 비트코인 검증시간 문제를 해결하였다.

그러나 비트코인과 이더리움의 가장 큰 차이점은 목적이다. 비트코인은 사용자간의 P2P 거래가 가능하게 하며 국가 통화의 대안으로서 실화폐의 대체재로 사용된다. 즉, 가치 교환과 저장의 매체이며 가치의 저장고로서 주로 투자 및 결제 용도로 사용되는 순수한 디지털 화폐이다. 하지만 이더리움은 P2P 거래 뿐만 아니라 스마트 계약과 다양한 응용이 가능하다. 즉, 개발자들은 이더리움 네트워크에 분산 어플리케이션(DAPP)을 생성하고 구축할 수 있으며 스마트 계약을 통해 돈 뿐만이 아니라 주식, 돈, 부동산 등 다양한 가치를 교환할 수 있다. 그러므로 이더리움은 대안 화폐 체계를 넘어서 defi, 스마트계약 및 nft 포함 다양한 영역에서 분산 어플리케이션을 구축 및 배포하는 프로그래밍이 가능한 플랫폼이다.

이 뿐만 아니라 비트코인과 이더리움은 다양한 차이점이 존재한다. 비트코인은 합의 알고리즘으로 PoW(proof of work, 작업증명)을 사용하지만 이더리움은 업그레이드를 통해 PoW에서 PoS로 채굴 방식을 전환했다. PoS(Proof of Stake, 지분증명)은 자신이 소유한 지분(stake), 즉 보유한 코인 수에 따라 더 많은 채굴 파워를 갖게되는 방식이다. 자세한 내용은 [이더리움 업그레이드: 머지]에서 다루겠다.

또 다른 차이점으로는 비트코인은 수수료를 지불하지 않아도 거래가 진행되는 반면 이더리움은 거래를 하기 위해선 수수료가 필수적이라는 점이 있다.

그러나 이더리움은 여전히 느린 거래속도로 인한 확장성, 상호 운용성에 의한 문제에 직면했다. 뿐만 아니라 이더리움은 초당 처리 가능한 트랜잭션 수에 제한이 있어 네트워크가 매우 혼잡해질 경우 트랜잭션 처리 속도가 지연되거나 수수료가 높아지는 문제가 발생한다. 이후 이러한 문제점들을 개선한 신생 프로젝트들이 블록체인 네트워크 시장에 등장했다.

블록체인은 크게 3세대로 구분한다. 통상 1세대 블록체인은 앞서 언급했던 최초로 분산 원장 기술이 도입된 비트코인, 2세대는 스마트 컨트랙트 기능과 다양한 응용이 가능한 이더리움, 3세대는 1–2세대의 한계를 극복하며 전 세대의 블록체인 산업 전반의 생태계를 개선하려는 블록체인 프로젝트이다.

이더리움의 대체재로 떠오른 3세대 블록체인 프로젝트 중 가장 언급이 많았던 것은 솔라나(Solana)다. 솔라나는 스마트 계약 및 NFT, DeFi, Dapp을 지원하는 오픈 소스 블록체인 플랫폼이다. 솔라나는 고성능 블록체인으로, 이더리움과 달리 1초당 약 6만 5000건의 거래를 처리할 수 잇는 빠른 속도와 저렴한 수수료를 제공한다.

또 다른 3세대 블록체인 프로젝트인 아발란체(Avalanche)는 디파이 생태계를 기반으로 탈중앙화 금융 Dapp과 기업용 블록체인을 위한 블록체인 플랫폼으로 상호 운용성과 확장성에 집중했다. 확장성과 처리 속도 측면에서 이더리움 대비 우세한 것으로 평가되고 있으며 합의 메커니즘으로 PoS을 사용했다.

이렇게 전 세대의 문제점들을 해결한 수 많은 3세대 블록체인 프로젝트들의 등장했다. 이에 맞서 변화하는 시장 흐름에 따라 이더리움 또한 이들과 경쟁하며 더 나은 성능과 기능을 제공하기 위해 새로운 모습으로의 변화를 준비했다.

이처럼 1편에서는 이더리움의 개념과 작동방식과 특징 등에 대해 알아보았다. 다음 편에서는 이더리움 체인 업그레이드와 미래에 대해 다뤄볼 것이다.